DE102006022789A1

DE102006022789A1 - Spannvorrichtung für Ketten- oder Riementriebe

Info

Publication number: DE102006022789A1
Application number: DE102006022789A
Authority: DE
Inventors: Dirk Dipl.-Ing. Sass (FH); Brandon Royal Oak Glass; Christian Dipl.-Ing. Riel (FH); Michael Dipl.-Ing. Bogner (FH); Holger Dipl.-Ing. Kraus; Martin Dipl.-Ing. Assel
Original assignee: Schaeffler KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2005-05-19
Filing date: 2006-05-16
Publication date: 2007-05-31
Also published as: US20070179001A1

Abstract

Bei einer Spannvorrichtung für Ketten- oder Riementriebe, mit einem zylindrischen Spannergehäuse (33), dessen innere Oberfläche als Führungsbohrung (34) ausgeführt ist, in welcher ein von einer Druckfeder (37) beaufschlagter, in Kettenspannrichtung axial verschiebbarer Kolben (35) geführt ist, und mit einem den Rücklaufhub des Kolbens (35) in dem Spannergehäuse (33) begrenzenden Rastsystem (39), ist erfindungsgemäß vor oder hinter dem Spannergehäuse (33) ein in axialer Richtung wirkendes, zusätzliches elastisches Element angeordnet, an welchem das Spannergehäuse (33) abgestützt ist. Das zusätzliche elastische Element ist von einer zweiten, in einem weiteren zylindrischen Gehäuse (48) angeordneten Druckfeder (46) gebildet, wobei das Spannergehäuse (33) in das weitere zylindrische Gehäuse (48) von einer Stirnseite aus eingesteckt ist.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft eine Spannvorrichtung für Ketten- oder Riementriebe, mit einem zylindrischen Spannergehäuse, dessen innere Oberfläche als Führungsbohrung ausgeführt ist, in welcher ein von einer Druckfeder beaufschlagter, in Kettenspannrichtung axial verschiebbarer Kolben geführt ist, und mit einem den Rücklaufhub des Kolbens in dem Spannergehäuse begrenzenden Rastsystem.
Hintergrund der Erfindung
Eine solche Spannvorrichtung dient vorrangig zum Spannen von Zugmitteln wie Riemen oder Ketten an Verbrennungskraftmaschinen. Hierfür sind sowohl Spannvorrichtungen, welche mit einem Hydraulikmittel arbeiten, als auch so genannte mechanische Kettenspanner bekannt.

Die Druckschrift DE 36 36 918 A1 und die entsprechende Druckschrift US 4,772,251 zeigen eine Spannvorrichtung der eingangs genannten Art, welche mit Motoröl als Hydraulikmittel arbeitet. Dieses gelangt über einen Öldruckanschluss des Spannergehäuses und eine Öffnung des Kolbens in dessen Innenraum und von dort über ein Rückschlagventil, welches zwischen der Druckfeder und dem Kolben angeordnet ist, in einen Hochdruckraum des Spannergehäuses. Dort befindet sich auch die Druckfeder. Da das Öl aus dem Hochdruckraum nur durch den Leckspalt austreten kann, der von dem Spannergehäuse und dem Kolben gebildet ist, übt es im Betrieb des Spanners eine dämpfende Wirkung auf die Kolbenbewegung aus.

Aus der Druckschrift DE 39 22 037 A1 und der entsprechenden Druckschrift US 4,985,009 ist ebenfalls eine Spannvorrichtung mit einem an dem Spannergehäuse und dem Kolben ausgebildeten Rastsystem und einem Rückschlagventil für ein Hydraulikmittel bekannt. Hier stützt sich jedoch der Überdruckkolben des Rückschlagventils nicht unmittelbar, sondern über eine zweite Druckfeder am Dämpfungskolben ab.

Eine mechanische Spannvorrichtung, bei welcher sich ein Kolben bzw. Spannstößel über eine erste Druckfeder an dem Boden eines hohlzylindrischen Spannergehäuses abstützt, zeigt die Druckschrift DE 296 10 404 U1 . Hier ist als Dämpfungsglied ein Reibring vorgesehen, welcher über eine zweite Druckfeder am Boden des Spannergehäuses axial abgestützt ist. Mit einer balligen Außenfläche liegt der Reibring an der inneren Oberfläche der Gehäusewandung an. Der Spannstößel weist an seinem in dem Gehäuse befindlichen Ende einen Außenkonus auf, mit welchem er an einem Innenkonus des Reibringes anliegt und dort axial abgestützt ist.

Zusammenfassung der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine einfach aufgebaute, den Rücklaufhub des Kolbens in dem Spannergehäuse begrenzende Spannvorrichtung zu schaffen, bei der auf eine Versorgung mit einem Hydraulikmittel wie Öl, verzichtet werden kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass vor oder hinter dem Spannergehäuse ein in axialer Richtung wirkendes, zusätzliches elastisches Element angeordnet ist, an welchem das Spannergehäuse abgestützt ist. Das zusätzliche elastische Element kann von einer zweiten, in einem weiteren zylindrischen Gehäuse angeordneten Druckfeder gebildet sein, wobei das Spannergehäuse in das weitere zylindrische Gehäuse von einer Stirnseite aus eingesteckt ist. Die zweite Druckfeder kann steifer ausgeführt sein, als die in dem Spannergehäuse befindliche erste Druckfeder.

Die zweite Druckfeder kann als Schraubendruckfeder ausgeführt, sowie mit einem Ende an einem Boden des Spannergehäuses und mit dem anderen Ende an einem Boden des weiteren zylindrischen Gehäuses abgestützt sein. Das Rastsystem kann von mehreren an der Führungsbohrung in das Spannergehäuse eingearbeiteten, axial hintereinander angeordneten und als Umfangsnuten ausgebildeten Rastrillen, einem jeweils in eine dieser Nuten hinein bewegbaren federnden Anschlagring, sowie einer am Außenumfang des Kolbens angeordneten Sperrnut für die Aufnahme des Anschlagringes gebildet sein. Dabei können die Rastrillen jeweils Schrägflächen für das Entlanggleiten des Anschlagringes aufweisen.

Das zusätzliche elastische Element wird nur dann komprimiert, wenn der Kolben der Spannvorrichtung im Spannergehäuse bis zur nächsten Rastrille absinkt und die von dem Ketten- oder Riementrieb aufgebrachte Kraft weiter ansteigt. Durch die Nachgiebigkeit infolge des zusätzlichen Elementes werden Kraftspitzen im Trieb eliminiert. Das steht im Gegensatz zu vorbekannten Spannvorrichtungen mit Rastsystemen, welche den Rücklaufhub des Kolbens „unnachgiebig" begrenzen, woraus hohe Kraftspitzen (Belastungen) im Trieb resultieren können.

Kurze Beschreibung der Zeichnung
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im Folgenden näher beschrieben. Es zeigen:
1 eine erfindungsgemäße Spannvorrichtung im Längsschnitt;
2 eine vorbekannte Spannvorrichtung im Längsschnitt.
Ausführliche Beschreibung der Zeichnung
Die in 2 dargestellte vorbekannte Spannvorrichtung enthält ein kreiszylindrisches Gehäuse 1. Dieses ist einseitig offen und weist einen Boden sowie eine Führungsbohrung 2 auf. In die Führungsbohrung ist ein hohler Kolben 3 eingesetzt, welcher als Dämpfungskolben wirkt, da diese Spannvorrichtung als hydraulischer Spanner ausgeführt ist, also mit Öl als Hydraulikmittel arbeitet. An der dem Boden 4 des Gehäuses 1 zugewandten Seite des Kolbens 3 ist ein Rückschlagventil 5 angeordnet. Zwischen dem Boden 4 und dem Rückschlagventil 5 liegt eine auf den Kolben 3 wirkende Druckfeder 6. Seitlich am Kolben 3 ist eine Öffnung 7 vorgesehen, die mit einem Öldruckanschluss 8 des Gehäuses 1 in Verbindung steht. Eine Öffnung 9 am Kopf des Kolbens 3 dient der Entlüftung.
Am Innenumfang des Gehäuses 1 sind eine Aufnahmenut 10 drei gleiche Rastrillen 11, 12 und 13, sowie eine Einführschräge 14 axial hintereinander ausgebildet. Sie sind Merkmale eines von dem Gehäuse 1 und dem Kolben 3 gebildeten Rastsystems 10a der Spannvorrichtung. Der Durchmesser der Aufnahmenut 10 ist größer als der Durchmesser der Rastrille 11. Die Aufnahmenut 10 weist zur Rastrille 11 hin eine Schrägfläche 15 auf. Mit entsprechenden Schrägflächen 16 und 17 sind die Rastrillen 11 und 12 versehen.
Am Außenumfang des Kolbens 3 ist eine Sperrnut 18 ausgebildet, die einerseits von einem Anschlagrand 19 und andererseits von einer Anschlagrampe 20 begrenzt ist. Die Anschlagrampe 20 weist eine Sperrfläche 21, eine Anschlagkante 22 und eine Durchgangsfläche 23 auf. An der Anschlagrampe 20 schließt sich eine Einschubnut 24 mit einem Einschubrand 25 an. Der äußere Durchmesser des Anschlagrandes 19 und des Einschubrandes 25 entsprechen dem Außendurchmesser des Kolbens 3. Der Durchmesser der Durchgangsfläche 23 ist kleiner. Den genannten, umlaufenden Nuten bzw. Rillen des Gehäuses 1 und des Kolbens 3 ist ein federnder Anschlagring 26 zugeordnet. Außen an dem Kolben 3 ist eine mit einer Rastfläche 27 und einer Schrägfläche 28 versehene Nut 29 ausgebildet, der ein Montagering 30 zugeordnet ist. Nach der Montage der Kette und ggf. eines zwischen dem Kolben 3 und der Kette vorgesehenen Übertragungsgliedes befindet sich bei Beginn der Arbeitsweise der Spannvorrichtung der Anschlagring 26 in der Aufnahmenut 10 und spreizt sich infolge seiner Federkraft auf, so dass er am Grund der Aufnahmenut 10 anliegt.
Der Kolben 3 bewegt sich unter der Wirkung der Druckfeder 6 in Kettenspannrichtung. Der Anschlagrand 19 trifft dabei auf den Anschlagring 26 und schiebt diesen über die Schrägfläche 15 in Richtung der ersten Rastrille 11. Der Anschlagring 26 schnappt dann in die Rastrille 11 ein. Diese Stellung ist der Beginn des Ketten-Spannbereichs.
Über den Öldruckanschluss 8 wird über das Rückschlagventil 5 im Gehäuse 1 zwischen diesem und dem Kolben 3 in dem dort befindlichen Hochdruckraum 32 ein Öldruck aufgebaut. Bei einer schlagartigen Belastung der Kette wirkt auf den Kolben 3 eine Kraft in Richtung zum Gehäuse 1 hin. Dies führt zu einer Rücklaufbewegung des Kolbens 3 entgegen der Kraftrichtung der Druckfeder 6. Die Rücklaufbewegung ist durch den Öldruck im Hochdruckraum 32 des Gehäuses 1 gedämpft. Bei der Rücklaufbewegung gelangt die Sperrfläche 21 unter den in der Rastrille 11 liegenden Anschlagring 26. Sie verhindert, dass der Anschlagring 26 zusammengedrückt wird und gewährleistet, dass er am Grund der Rastrille verbleibt.
Die Rücklaufbewegung des Kolbens 3 ist begrenzt. Der maximale Rücklaufhub ist durch den Abstand des Anschlagrandes 19 von der Anschlagkante 22 und dem Durchmesser des kreisförmigen Querschnitts des Anschlagringes 26 bestimmt und beträgt beispielsweise 2 mm. Durch die Begrenzung des Rücklauf hubes wird verhindert, dass die zu spannende Kette bei schlagartigen Belastungen Zähne der von ihr angetriebenen Zahnräder überspringen kann.
Längt sich die Kette im Betrieb beispielsweise aufgrund von Verschleißerscheinungen, dann wird der Kolben 3 unter der Wirkung der Druckfeder 6 in Richtung aus dem Gehäuse 1 heraus weiter verschoben, wobei sein Anschlagrand 19 den Anschlagring 26 über die Schräge 16 der Rastrille 11 in die nächste Rastrille 12 verschiebt. Ist der Anschlagring 26 in die Rastrille 12 gelangt, dann gilt für den maximalen Rücklaufhub das oben Gesagte. Schließlich gelangt der Anschlagring 26 in die Rastrille 13. Auch in dieser äußersten Raststellung kann der Kolben 3 nur um den maximalen Rücklaufhub zurücklaufen. Der den Ketten-Spannbereich bestimmende Nutzhub N des Kolbens 3 beträgt beispielsweise 23 mm.
Bei einer in 1 dargestellten erfindungsgemäßen Spannvorrichtung ist in einem kreiszylindrischen Spannergehäuse 33 in dessen Führungsbohrung 34 ein Kolben 35 eingesetzt. Ein aus dem Spannergehäuse 33 herausragendes Ende des Kolbens 35 ist für die Einwirkung auf einen zu spannenden Ketten- oder Riementrieb vorgesehen. Zu diesem Zweck befindet sich in einem Hohlraum 36 des Kolbens 35 eine erste Druckfeder 37, welche mit einem Ende an dem Kolben 35 und mit dem anderen Ende an einem Boden 38 des Spannergehäuses 33 abgestützt ist. Infolge der Federkraft der Druckfeder 37 kann sich der Kolben 35 teilweise aus dem Spannergehäuse 33 axial herausbewegen.
Um bei einer Rücklaufbewegung des Kolbens 35 in das Spannergehäuse 33 hinein den Rücklaufhub zu begrenzen, weist die Spannvorrichtung ein Rastsystem 39 auf, welches von dem Spannergehäuse 33 und dem Kolben 35 gebildet ist. Dieses kann denselben Aufbau und dieselbe Wirkungsweise haben, wie das zu 2 beschriebene Rastsystem 10a. So sind an der inneren Oberfläche des Spannergehäuses 33 axial hintereinander eine als Aufnahmenut für einen federnden Anschlagring 40 ausgebildete Rastrille 41 und mehrere weitere Rastrillen 42 angeordnet. Diesen sind Schrägflächen 43 und 44 zugeordnet, längs welcher der Anschlagring 40 entlanggleiten kann. An der Mantelfläche des Kolbens 35 ist eine Sperrnut 45 für die Anlage des Anschlagringes 40 angeordnet.
Erfindungsgemäß ist axial unter dem Spannergehäuse 33 in 1 als zusätzliches elastisches Element eine zweite Druckfeder 46 angeordnet, die sich mit ihrem oberen Ende an dem Boden 38 des Spannergehäuses 33 abstützt. Sie befindet sich in dem Hohlraum 47 eines weiteren zylindrischen Gehäuses 48, in welches das Spannergehäuse 33 auf einem Teil seiner Länge stirnseitig eingesteckt ist. Mit ihrem unteren Ende stützt sich die zweite Druckfeder 46 an einem Boden 49 des weiteren zylindrischen Gehäuses 48 ab, der sich an dem unteren, von dem Spannergehäuse 33 abgewandten Ende des Gehäuses 48 befindet.

1: Kreiszylindrisches Gehäuse
2: Führungsbohrung
3: Kolben
4: Boden
5: Rückschlagventil
6: Druckfeder
7: Öffnung
8: Öldruckanschluss
9: Öffnung
10: Aufnahmenut
10a: Rastsystem
11: Rastrille
12: Rastrille
13: Rastrille
14: Einführschräge
15: Schrägfläche
16: Schrägfläche
17: Schrägfläche
18: Sperrnut
19: Anschlagrand
20: Anschlagrampe
21: Sperrfläche
22: Anschlagkante
23: Durchgangsfläche
24: Einschubnut
25: Einschubrand
26: Anschlagring
27: Rastfläche
28: Schrägfläche
29: Nut
30: Montagering
32: Hochdruckraum
33: Spannergehäuse
34: Führungsbohrung
35: Kolben
36: Hohlraum
37: Erste Druckfeder
38: Boden des Spannergehäuses
39: Rastsystem
40: Anschlagring
41: Rastrille
42: Rastrille
43: Schrägfläche
44: Schrägfläche
45: Sperrnut
46: Zweite Druckfeder
47: Hohlraum
48: Weiteres zylindrisches Gehäuse
49: Boden des weiteren Gehäuses

Claims

Spannvorrichtung für Ketten- oder Riementriebe, mit einem zylindrischen Spannergehäuse (33), dessen innere Oberfläche als Führungsbohrung (34) ausgeführt ist, in welcher ein von einer Druckfeder (37) beaufschlagter, in Kettenspannrichtung axial verschiebbarer Kolben (35) geführt ist, und mit einem den Rücklaufhub des Kolbens (35) in dem Spannergehäuse (33) begrenzenden Rastsystem (39), dadurch gekennzeichnet, dass vor oder hinter dem Spannergehäuse (33) ein in axialer Richtung wirkendes, zusätzliches elastisches Element angeordnet ist, an welchem das Spannergehäuse (33) abgestützt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das zusätzliche elastische Element von einer zweiten, in einem weiteren zylindrischen Gehäuse (48) angeordneten Druckfeder (46) gebildet ist, wobei das Spannergehäuse (33) in das weitere zylindrische Gehäuse (48) von einer Stirnseite aus eingesteckt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Druckfeder (46) als Schraubendruckfeder ausgeführt, sowie mit einem Ende an einem Boden (38) des Spannergehäuses (33) und mit dem anderen Ende an einem Boden (49) des weiteren zylindrischen Gehäuses (48) abgestützt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Druckfeder (46) steifer ausgeführt ist, als die in dem Spannergehäuse (33) befindliche erste Druckfeder (37).
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Rastsystem (39) von mehreren an der Führungsbohrung (34) in das Spannergehäuse (33) eingearbeiteten, axial hintereinander angeordneten und als Umfangsnuten ausgebildeten Rastrillen (41, 42), einem jeweils in eine dieser Nuten hinein bewegbaren federnden Anschlagring (40), sowie einer am Außenumfang des Kolbens (35) angeordneten Sperrnut (45) für die Aufnahme des Anschlagringes (40) gebildet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Rastrillen (41, 42) jeweils Schrägflächen (43, 44) für das Entlanggleiten des Anschlagringes (40) aufweisen.